FR2574946A1 - METHOD FOR RADIOELECTRIC SYNCHRONIZATION OF SLAVE STATIONS BY A MASTER STATION, IN PARTICULAR FOR A MLS-TYPE LANDING SYSTEM, AND DEVICES FOR IMPLEMENTING SUCH A METHOD - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE SYNCHRONISATION RADIO-ELECTRIQUE DE STATIONS ESCLAVES PAR UNE STATION MAITRE, NOTAMMENT POUR UN SYSTEME D'AIDE A L'ATTERRISSAGE DE TYPE MLS. LE PROCEDE CONSISTE A EMETTRE PAR LA STATION AZIMUT, AVANT CHAQUE CYCLE MLS CONSTITUEE PAR UNE PLURALITE D'EMISSIONS SUCCESSIVES DE FONCTIONS MLS, UNE INFORMATION DE SYNCHRONISATION CODEE SOUS FORME D'UNE SERIE D'IMPULSIONS DE COURTE DUREE. APPLICATION A LA RADIO-NAVIGATION.THE INVENTION CONCERNS A PROCESS FOR RADIO-ELECTRIC SYNCHRONIZATION OF SLAVE STATIONS BY A MASTER STATION, IN PARTICULAR FOR A LANDING ASSISTANCE SYSTEM OF MLS TYPE. THE PROCESS CONSISTS OF SENDING BY THE AZIMUT STATION, BEFORE EACH MLS CYCLE CONSTITUTED BY A PLURALITY OF SUCCESSIVE EMISSIONS OF MLS FUNCTIONS, A SYNCHRONIZATION INFORMATION CODED IN THE FORM OF A SERIES OF SHORT-TERM PULSES. APPLICATION TO RADIO-NAVIGATION.
Description
PROCEDE DE SYNCHRONISATION RADIOELECTRIQUE DE STATIONS ESCLAVESMETHOD FOR RADIOELECTRIC SYNCHRONIZATION OF SLAVE STATIONS
PAR UNE STATION MAITRE, NOTAMMENT POUR UN SYSTEME BY A MASTER STATION, IN PARTICULAR FOR A SYSTEM
D'AIDE A L'ATTERRISSAGE DE TYPE MLS, ET DISPOSITIFS MLS TYPE LANDING AID AND DEVICES
DE MISE EN OEUVRE D'UN TEL PROCEDE.IMPLEMENTING SUCH A METHOD.
La présente invention concerne un procédé de syrichronisation radioélectrique de stations esclaves par une station maTtre, procédé notamment applicable à la synchronisation des stations azimut et site d'un système d'aide à l'atterrissage du type MLS. L'invention a également pour objet des dispositifs de mise en oeuvre dudit procédé. The present invention relates to a method for the radio-telehronronization of slave stations by a master station, which method is particularly applicable to the synchronization of the azimuth stations and the site of an MLS type landing aid system. The invention also relates to devices for implementing said method.
On rappelle qu'un système d'aide à l'atterrissage de type MLS - It is recalled that an MLS landing aid system -
Microwave Landing System, selon l'expression anglo-saxonne - per- Microwave Landing System, according to the Anglo-Saxon expression -
i0 met de fournir à un aéronef différentes informations - appelées "fonctions" -sur sa position, notamment l'angle d'azimut et l'angle de i0 provides an aircraft with different information - called "functions" - on its position, including the azimuth angle and the angle of
site dans un repère lié à la piste d'atterrissage ainsi que, éventuel- site in a landmark linked to the airstrip and, where
lement, d'autres fonctions annexes telles que l'azimut arrière par exemple, et un certain nombre de données, les unes dites "de base" et les autres dites "auxiliaires". Ces différentes informations sont émises en alternance par le système MLS, à partir du sol en multiplexage temporel sur une même fréquence, voisine de 5 GHz, other related functions such as the rear azimuth for example, and a certain number of data, some called "basic" and the others called "auxiliary". These different informations are emitted alternately by the MLS system, from the ground in time multiplexing on the same frequency, close to 5 GHz,
selon des caractéristiques normalisées par l'Organisation de l'Avia- according to characteristics standardized by the Avia-
tion Civile Internationale (OACI), annexe 10, paragraphe 3-onze. International Civil Aviation Organization (ICAO), Annex 10, paragraph 3-Eleven.
Chacune de ces informations émises, sur l'azimut ou le site notamment, se décompose en deux parties, émises successivement: - un préambule dont le rôle principal est de fournir à l'aéronef une identification de l'émission qui va suivre immédiatement. Ce préambule est émis par une antenne dite sectorielle, c'est-à-dire une antenne à diagramme rayonnant fixe couvrant l'ensemble de la zone, ou secteur, couverte par le système MLS. Le préambule se présente sous la forme d'un mot binaire émis en modulation de phase différentielle DPSK (pour Differential Phase Shift Keying), selon les normes OACI; - l'information angulaire proprement dite, émise à l'aide d'une antenne à balayage électronique, selon le principe bien connu du faisceau battant à référence temporelle (Time Reference Scanning Each of these information items, on the azimuth or the site in particular, is divided into two parts, successively issued: - a preamble whose main role is to provide the aircraft with an identification of the program that will follow immediately. This preamble is emitted by a so-called sectoral antenna, that is to say a fixed radiating pattern antenna covering the entire area, or sector, covered by the MLS system. The preamble is in the form of a binary word transmitted in Differential Phase Shift Keying (DPSK) according to ICAO standards; the actual angular information, emitted by means of an electronic scanning antenna, according to the well-known principle of the Time Reference Scanning beam.
Beam, TRSB, en anglais).Beam, TRSB, in English).
La figure I représente une disposition fréquente des stations Figure I shows a frequent arrangement of the stations
azimut, site et azimut arrière autour d'une piste d'atterrissage. azimuth, site and rear azimuth around an airstrip.
Les stations azimut et site sont généralement placées l'une par rapport à l'autre à une distance de plusieurs kilomètres. La station azimut (Az) est proche de l'extrémité de la piste, repérée P et d'axe ZZ, et elle émet en direction de la piste P permettant ainsi à l'aéronef (Av) de disposer de l'information angulaire d'azimut durant tout l'atterrissage, et cela même durant la phase de roulement sur la piste. La station site (S) émet dans la même direction mais elle est par contre proche du seuil de la piste, permettant à l'aéronef (Av) d'être guidé sur une trajectoire à angle de site constant durant l'atterrissage et d'être amené par cette trajectoire en entrée de piste. Là station azimut arrière (AAR) est placée en entrée de piste, de façon symétrique à la station azimut Az, et émet également en direction de la piste. Le fonctionnement en temps partagé sur une The azimuth and site stations are generally placed relative to one another at a distance of several kilometers. The azimuth station (Az) is close to the end of the track, marked P and ZZ axis, and it emits towards the P track thus allowing the aircraft (Av) to have the angular information of during the entire landing, even during the rolling phase on the runway. The site station (S) emits in the same direction but it is close to the threshold of the runway, allowing the aircraft (Av) to be guided on a constant angle of elevation trajectory during the landing. to be brought by this trajectory at the beginning of the track. The rear azimuth station (AAR) is placed at the runway entrance, symmetrically at the azimuth station Az, and also emits towards the runway. Timeshare operation on a
même fréquence impose donc l'existence d'une liaison de syn- same frequency therefore imposes the existence of a link
chronisation en temps entre les stations, pour assurer le non- chronization in time between stations, to ensure non-compliance
recouvrement des émissions azimut, site et azimut arrière. azimuth, site and rear azimuth overlap.
La figure 2 représente un exemple de réalisation d'une sé- FIG. 2 represents an exemplary embodiment of a se-
quence temporelle OACI complète émise par un système MLS. complete ICAO time period issued by an MLS system.
Elle se compose d'une succession de cycles identiques de durée égale à 615 ms au maximum.Chaque cycle lui-même se compose It consists of a succession of identical cycles of duration equal to 615 ms maximum. Each cycle itself is composed of
d'une succession de "séquences" et de mots de données auxiliaires. a succession of "sequences" and auxiliary data words.
La figure 3, a et b, représente respectivement deux exemples particuliers de constitution de ce qu'on appelle "séquence", de type 1 et 2. Dans ces deux types, elle comporte une suite d'intervalles de temps réservés respectivement à l'azimut, au site, à l'azimut arrière Figure 3, a and b, respectively represent two particular examples of constitution of what is called "sequence", of type 1 and 2. In these two types, it comprises a sequence of time slots respectively reserved for the azimuth, at the site, at the aft azimuth
et aux données de base.and basic data.
Le rôle de la synchronisation est d'assurer que les différentes fonctions, azimut, site, azimut arrière, soient émises dans la tranche de temps qui leur est allouée. En général, la station azimut joue le rôle de station maître en générant le cycle MLS. Pour cela, elle doit envoyer des signaux de synchronisation vers les autres The role of synchronization is to ensure that the various functions, azimuth, site, rear azimuth, are transmitted in the time slot allocated to them. In general, the azimuth station plays the role of master station by generating the MLS cycle. For this, it must send synchronization signals to others
stations pour leur permettre d'émettre à l'instant voulu. stations to allow them to transmit at the desired time.
Cette synchronisation peut être réalisée par liaison physique, câble électrique, fibre optique par exemple. Mais elle présente alors l'inconvénient d'être onéreuse en raison des travaux de génie civil qu'elle entraîne, notamment la construction de tranchées sur des distances pouvant atteindre plusieurs kilomètres. C'est pourquoi, il This synchronization can be achieved by physical connection, electric cable, optical fiber for example. But it has the disadvantage of being expensive because of the civil engineering works it involves, including the construction of trenches over distances of up to several kilometers. That's why he
apparaît plus intéressant de réaliser cette synchronisation radioélec- seems more interesting to achieve this radio synchronization
1 5 triquement.1 5 trimming.
Une solution pour réaliser cette synchronisation radioélec- A solution to achieve this radio synchronization
trique utilise le balayage aller-retour du faisceau battant de la station azimut, dont le principe déjà mentionné est décrit plus en détail cidessous, en relation avec les figures 3-et 4 qui illustrent le using the round-trip scanning of the azimuth station beam, the principle of which is already mentioned is described in more detail below, in connection with Figures 3 and 4 which illustrate the
principe des émissions respectivement azimut et site. emission principle respectively azimuth and site.
D'une station azimut, selon ce qui précède, sont émis deux rayonnements différents par deux antennes distinctes, que pour From an azimuth station, according to the foregoing, two different radiations are emitted by two separate antennas, that for
simplifier on a représenté en un même point Az sur la figure 4. simplify is shown in one point Az in Figure 4.
Partant du point Az, on a donc d'une part le diagramme d'émission du préambule, noté PAZ' émis par une antenne sectorielle dans toute la zone de couverture du système MLS, qui est représentée sur la figure par un angle ac. De ce point Az on a, d'autre part, le diagramme d'un faisceau BAZ plat et vertical, dit faisceau battant, émis par une antenne à balayage électronique; le faisceau BAZ effectue à vitesse constante un balayage aller puis, après un temps d'arrêt, un balayage retour, et ce dans une zone de balayage faisant un angle B z sur la figure 4, qui peut être égal ou inférieur à l'angle de couverture précédent. Sur la figure, on a représentée z inférieur à; on a figuré également respectivement par une flèche Az et une flèche Rz les trajets de balayage aller et balayage autour du faisceau BAZ dans la zone de balayagegZ. On a enfin figuré un avion Av non correctement aligné, à titre d'exemple, avec l'axe ZZ de la piste. Selon les normes OACI, l'angle $Z est compris entre 20 minimum, se décomposant par rapport à l'axe de piste ZZ en deux demi-angles -0M =+ OM = 10, et 120 maximum avec -0M = +0M = 60 ; le faisceau BAZ a une ouverture de 1 à 4 dans le plan de la Starting from the point Az, there is therefore on the one hand the emission diagram of the preamble, noted PAZ 'emitted by a sectoral antenna throughout the coverage area of the MLS system, which is represented in the figure by an angle ac. From this point Az we have, on the other hand, the diagram of a flat and vertical BAZ beam, called the flying beam, emitted by an electronic scanning antenna; the beam BAZ carries out at a constant speed a forward scan then, after a stop time, a return scan, and this in a scanning zone making an angle B z in FIG. 4, which may be equal to or less than the angle previous cover. In the figure, z is shown to be smaller than; Az and arrow Rz have also been shown respectively with the forward scan and scan paths around the BAZ beam in the scan area. Finally, we have figured a plane Av not correctly aligned, for example, with the axis ZZ of the track. According to ICAO standards, the angle $ Z is between 20 minimum, decomposing with respect to the ZZ runway axis into two half-angles -0M = + OM = 10, and 120 maximum with -0M = + 0M = 60; the BAZ beam has an opening of 1 to 4 in the plane of the
figure et de 15 environ dans le plan vertical. figure and about 15 in the vertical plane.
Sur la figure 5 on a représenté, de façon analogue à ce qui a FIG. 5 shows, in a similar way to what has been
été fait sur la figure 4, le principe de l'émission site. been done in Figure 4, the principle of the website emission.
Figure 5, on distingue donc la station site S d'o sont émis deux faisceaux par deux antennes distinctes: l'une sectorielle, 1 5 émettant le préambule site P5 dont on a représenté le diagramme sur la figure, et l'autre émettant un faisceau battant plat B5, balayant la zone de balayage d'angle noté 8S, balayage réalisé FIG. 5 thus distinguishes the site station S from which two beams are emitted by two distinct antennas: one sectorial, one emitting the site preamble P5, of which the diagram has been represented in the figure, and the other emitting a flat bending beam B5, scanning swept area 8S, sweeping performed
comme pour le faisceau battant azimut BAZ. as for the azimuth beating beam BAZ.
Dans ce premier type de solution, le balayage aller-retour du faisceau battant de la station azimut, qui passe obligatoirement sur la station site, est utilisé pour la synchronisation de cette dernière station. Ceci implique que la station site soit équipée en outre: - d'une antenne de réception, fonctionnant à environ 5 GHz selon les normes OACI, dirigée vers la station azimut de façon à capter le faisceau battant de cette station lors de son passage; In this first type of solution, the round-trip scanning of the beating beam of the azimuth station, which passes necessarily on the site station, is used for the synchronization of this last station. This implies that the site station is further equipped with: - a reception antenna, operating at approximately 5 GHz according to ICAO standards, directed towards the azimuth station so as to capture the beating beam of this station during its passage;
- de moyens récepteurs, fonctionnant à environ 5 GHz, détec- - receiving means, operating at approximately 5 GHz, detect
tant les impulsions envoyées par le faisceau battant de la station azimut; both the pulses sent by the beating beam of the azimuth station;
- des moyens logiques pour retrouver les séquences des émis- logical means for retrieving the sequences of the
3 0 sions; - d'une horloge ayant une grande précision et une grande stabilité pour assurer l'autonomie du fonctionnement de la station 3 0 sions; - a clock with high accuracy and stability to ensure the autonomy of the operation of the station
site, même en présence d'une interruption momentanée de la récep- site, even in the presence of a momentary interruption of the
tion du signal émis par la station azimut - des moyens logiques pour effectuer l'émission des séquences of the signal emitted by the azimuth station - logical means for carrying out the transmission of the sequences
propres à la station site en cas de perte momentanée des informa- specific to the site station in the event of a momentary loss of information
tions de synchronisation.synchronization.
Un premier type d'inconvénients de cette solution tient à la forme arrondie et à la grande largeur des impulsions obtenues par le passage aller-retour du faisceau battant BAZ sur la station site (50 à lis), dont les fronts trop lents ne permettent pas d'obtenir une bonne précision sur le temps d'arrivée de l'impulsion, précision que A first type of inconvenience of this solution is due to the rounded shape and the large width of the pulses obtained by the round-robin passage BAZ on the site station (50 to ls), the slow edges of which do not allow to obtain a good accuracy on the arrival time of the pulse, precision that
l'on souhaite de l'ordre de quelques lis. we want the order of a few lilies.
Un second type d'inconvénients provient de la grande com- A second type of inconvenience comes from the great
plexité des moyens logiques pour retrouver les séquences d'émission, compte tenu du fait que les séquences azimut et site se suivent d'une manière non régulière dans un cycle MLS obligeant la station the complexity of the logical means for retrieving the transmission sequences, given that the azimuth and site sequences follow one another in a non-regular manner in an MLS cycle that forces the station
esclave (site) à les distinguer les unes des autres. slave (site) to distinguish them from each other.
Une seconde solution au problème de la synchronisation radio- A second solution to the problem of radio synchronization
électrique de la station site par la station azimut consiste à utiliser le préambule émis par cette dernière. Dans ce cas, la station site doit comporter les mêmes moyens supplémentaires que dans le premier type de solution, à ceci près que les moyens récepteurs The station's electrical station by azimuth station consists of using the preamble issued by the station. In this case, the site station must have the same additional means as in the first type of solution, except that the receiving means
doivent maintenant décoder des émission modulées en phase DPSK. must now decode modulated transmissions in DPSK phase.
Là encore, une telle solution présente des inconvénients dont la nécessité d'un récepteur MLS très sensible, du fait que l'émission du préambule par l'antenne sectorielle se fait à un niveau plus faible Here again, such a solution has drawbacks, including the need for a very sensitive MLS receiver, because the emission of the preamble by the sectoral antenna is at a lower level.
que l'émission par l'antenne à balayage, et la complexité du récep- transmission by the scanning antenna, and the complexity of the reception
teur qui doit être capable de décoder la modulation de phase DPSK. which must be able to decode the DPSK phase modulation.
Le but de la présente invention est de pallier ces divers The purpose of the present invention is to overcome these various
inconvénients. L'invention a pour objet un procédé de synchroni- disadvantages. The subject of the invention is a synchronization method
sation radioélectrique d'au moins une station esclave par une station radio stationation of at least one slave station by a station
maître dans un système de communication d'informations, compor- master in a system of communication of information,
tant une pluralité d'étapes successives d'émission d'informations par les différentes stations, constituant un cycle, le procédé comportant une étape supplémentaire d'émission par la station mattre d'une information de synchronisation codée sous la forme d'une pluralité d'impulsions successives, émise périodiquement, au moins une fois a plurality of successive information transmission steps by the different stations constituting a cycle, the method comprising an additional step of transmission by the master station of coded synchronization information in the form of a plurality of successive pulses, issued periodically, at least once
par cycle.per cycle.
L'invention a également pour objet des moyens de mise en The subject of the invention is also means for implementing
oeuvre de ce procédé, à l'émission et à la réception. of this process, on transmission and reception.
D'autres d'objet, particularités et résultats de l'invention ap- Other objects, features and results of the invention
paraîtront dans la description qui suit, donnée à titre d'exemple non will appear in the description that follows, given as a non-exhaustive example.
limitatif et illustrée par les figures suivantes qui, outre les figures 1 à 5 déjà décrites, représentent: - la figure 6 a et b: un exemple de signal de synchronisation utilisé dans le procédé suivant l'invention; la figure 7: un mode de réalisation du dispositif de mise en oeuvre de l'invention à l'émission dans le cas d'un système MLS; - les figures 8 et 9: un mode de réalisation du dispositif de mise en oeuvre de l'invention à la réception dans le cas d'un système MLS; limiting and illustrated by the following figures which, in addition to Figures 1 to 5 already described, represent: - Figure 6 a and b: an example of a synchronization signal used in the method according to the invention; FIG. 7: an embodiment of the device for implementing the invention on transmission in the case of an MLS system; FIGS. 8 and 9 show an embodiment of the device for implementing the invention on reception in the case of an MLS system;
- la figure 10: un perfectionnement de l'invention. - Figure 10: an improvement of the invention.
Les éléments ayant même fonction en vue d'un même résultat Elements having the same function with a view to the same result
portent la même référence dans les différentes figures. have the same reference in the different figures.
Selon le procédé objet de l'invention, dans un système MLS, la synchronisation d'au moins une station esclave par une station mattre est réalisée par une étape supplémentaire d'émission d'une information de synchronisation, codée sous forme d'impulsions, de According to the method that is the subject of the invention, in an MLS system, the synchronization of at least one slave station by a master station is performed by an additional step of transmitting synchronization information encoded in the form of pulses. of
courte durée se différenciant nettement de toutes les autres infor- the short term is clearly different from all other information
mations émises par ces stations en fonctionnement normal. emitted by these stations in normal operation.
Le rôle de maître peut être joué par l'une quelconque des The role of master can be played by any one of
stations du système MLS (azimut, site, azimut arrière, données...). MLS system stations (azimuth, site, rear azimuth, data ...).
Toutefois, pour des raisons de couverture à l'émission, ce rôle est confié préférentiellement à la station azimut. Les autres stations du However, for coverage reasons, this role is preferably assigned to the azimuth station. The other stations of the
système MLS sont alors des stations esclaves. MLS systems are then slave stations.
D'autre part, deux modes de réalisation sont décrits ci- On the other hand, two embodiments are described below.
dessous, quant au moment de l'émission de cette information de synchronisation par rapport à l'émission normale des fonctions MLS par les différentes stations. Dans le premier mode, l'informations de synchronisation est émise en début de chaque cycle MLS et dans le deuxième mode, elle l'est en début de chaque fonction, pour chaque below, as to the timing of the transmission of this synchronization information with respect to the normal transmission of the MLS functions by the different stations. In the first mode, the synchronization information is transmitted at the beginning of each MLS cycle and in the second mode, it is at the beginning of each function, for each
station esclave à synchroniser.slave station to synchronize.
Enfin, I'information de synchronisation est émise soit par Finally, the synchronization information is issued either by
l'antenne sectorielle, soit par l'antenne à balayage électronique. the sectoral antenna, ie by the electronic scanning antenna.
0 Lorsque l'émission a lieu par l'antenne sectorielle, le diagramme de rayonnement couvre aussi bien la station site que la station azimut 0 When the emission is made by the sectoral antenna, the radiation pattern covers both the site station and the azimuth station
arrière. Cependant, le rayonnement de ces impulsions de synchroni- back. However, the radiation of these synchronization pulses
sation sera préférentiellement émis par l'antenne à balayage élec- will be preferentially transmitted by the scanning antenna.
tronique, qui présente l'avantage d'un grand gain et d'une - bonne directivité. Lorsque l'information de synchronisation est par exemple émise au début de chaque cycle MLS, mais sur la même fréquence, voisine de 5 GHz.Dans ce cas, pour réaliser la synchronisation des stations site et azimut arrière, par exemple, à partir de la station azimut, l'antenne à balayage électronique doit être pointée vers chacune d'elles successivement tous les deux cycles MLS, en début de chacun d'eux. Une telle périodicité suffit dans la mesure o tronic, which has the advantage of a great gain and a good directivity. When the synchronization information is for example transmitted at the beginning of each MLS cycle, but on the same frequency, close to 5 GHz. In this case, to achieve the synchronization of the site and rear azimuth stations, for example, from the At the azimuth station, the scanning antenna must be pointed at each of them successively every two MLS cycles, at the beginning of each of them. Such a periodicity is sufficient in the measure o
chacune de ces stations esclaves comporte des moyens de mémori- each of these slave stations comprises memory means
sation du déroulement des références à l'intérieur d'un cycle MLS et des moyens de sauvegarde ou d'autonomie de ces informations the flow of references within an MLS cycle and means for saving or autonomy of this information
pendant un temps équivalent à plusieurs centaines de cycles MLS. for a time equivalent to several hundred MLS cycles.
Plus généralement, dans le cas de la synchronisation de N stations esclaves par une station maître, l'antenne à balayage est pointée More generally, in the case of the synchronization of N slave stations by a master station, the scanning antenna is pointed
vers chacune d'elles tous les N débuts de cycle MLS. to each of them all N MLS cycle starts.
Selon le deuxième mode de réalisation o la synchronisation est faite en début de chaque fonction pour chacune des stations esclaves à synchroniser, l'information de synchronisation est émise de la même façon que précédemment soit par l'antenne sectorielle, soit par l'antenne à balayage électronique, qui est alors pointée vers chacune des stations à synchroniser en début de chaque fonction et émet une information de synchronisation. Toutefois, la directivité According to the second embodiment o the synchronization is done at the beginning of each function for each of the slave stations to be synchronized, the synchronization information is transmitted in the same way as before either by the sectoral antenna or by the antenna. electronic scanning, which is then pointed to each of the stations to be synchronized at the beginning of each function and transmits synchronization information. However, the directivity
du faisceau n'étant en général pas suffisante pour adresser sélecti- beam is usually not sufficient to address
vement chacune des stations esclaves, il est préférable que l'infor- each of the slave stations, it is preferable that the information be
mation de synchronisation soit alors codée différemment selon les stations esclaves. Le nombre de codes nécessaire est égal au nombre In this case, the synchronization code is coded differently according to the slave stations. The number of codes required is equal to the number
N de stations esclaves à synchroniser par la station maître. N of slave stations to be synchronized by the master station.
Ainsi, selon le procédé objet de l'invention, la station azimut 1 0 d'un système MLS émet, à partir de l'une des antennes dont elle dispose obligatoirement pour remplir sa fonction, une information de synchronisation codée sous forme d'au moins deux impulsions, le Thus, according to the method which is the subject of the invention, the azimuth station 10 of an MLS system transmits, from one of the antennas which it necessarily has to fulfill its function, synchronization information coded in the form of minus two pulses, the
codage devant être différent de celui des informations MLS trans- coding to be different from that of the trans-
mises par le système MLS dans son fonctionnement normal. put by the MLS system in its normal operation.
i 5 Deux exemples de signal de synchronisation sont représentés sur les figures 6 a et b. Le signal de synchronisation utilise des triplets d'impulsions à la fréquence MLS, environ 5 GHz, modulées en amplitude par tout ou rien. Les impulsions, identiques, ont une largeur ú = 20 lis de manière à les distinguer nettement des impulsions du faisceau battant (50 à 200 lis). Le codage est donné par l'espacement de ces trois impulsions. Deux exemples de codages sont donnés respectivement par les figures 6a et 6b. La référence de temps de synchronisation est par exemple le front montant de la Two examples of timing signal are shown in Figures 6a and b. The synchronization signal uses pulse triplets at MLS frequency, about 5 GHz, amplitude modulated by all or nothing. The pulses, identical, have a width ú = 20 lis so as to clearly distinguish them from the pulses of the beating beam (50 to 200 ls). The coding is given by the spacing of these three pulses. Two examples of coding are given respectively in FIGS. 6a and 6b. The synchronization time reference is for example the rising edge of the
première impulsion.first impulse.
On peut utiliser les signaux de synchronisation de manières diverses: - on utilise uniquement le signal de la figure 6a, émis en début du cycle MLS de 615 ms. La station esclave (site ou azimut arrière) doit alors contenir un séquenceur qui déroule l'ensemble du cycle MLS, de manière à connaître les périodes de temps qui lui sont allouées - le signal de la figure 6a sert à la synchronisation azimut-site et le signal de la figure 6b à la synchronisation azimut-azimut arrière. Le signal de synchronisation approprié (figures 6a ou 6b) est 3 5 émis en début de chaque fonctions à synchroniser (site aziumut arrière) et provoque l'émission d'une seule fonction. Ce système occupe plus de temps que le précédent pour la synchronisation; il nécessite également un séquenceurs qui déroule le cycle MLS, et un système logique permettant en cas de perte momentané du signal de synchronisation. - toute solution intermédiaire entre les deux précédentes est utilisable, par exemple en émettant le signal de la figure 6a en début de la séquence 1 et le signal de la figure 6b en début de la The synchronization signals can be used in various ways: only the signal of FIG. 6a emitted at the beginning of the MLS cycle of 615 ms is used. The slave station (site or rear azimuth) must then contain a sequencer that rolls the entire MLS cycle, so as to know the time periods allocated to it - the signal of Figure 6a is used for the azimuth-site synchronization and the signal of Figure 6b to the rear azimuth-azimuth synchronization. The appropriate timing signal (FIGS. 6a or 6b) is emitted at the beginning of each function to be synchronized (rear aziumut site) and causes the transmission of a single function. This system takes longer than the previous one for synchronization; it also requires a sequencer that rolls out the MLS cycle, and a logic system that allows for momentary loss of the synchronization signal. any intermediate solution between the two preceding ones can be used, for example by emitting the signal of FIG. 6a at the beginning of the sequence 1 and the signal of FIG. 6b at the beginning of the
séquence 2 (voir figures 2 et 3).sequence 2 (see Figures 2 and 3).
Par ailleurs, la forme des impulsions doit être choisie pour avoir d'une part un temps de montée court (qq us) pour assurer une Moreover, the shape of the pulses must be chosen to have on the one hand a short rise time (qq us) to ensure a
bonne précision de synchronisation et d'autre part une forme arron- good synchronization accuracy and secondly a
die pour assurer un spectre rapidement décroissant autour de la die to ensure a rapidly decreasing spectrum around the
fréquence porteuse.carrier frequency.
Les impulsions de synchronisation émises par l'antenne de la The synchronization pulses emitted by the antenna of the
station azimut, qui sont de courte durée et sans préambule - station azimuth, which are short-term and without preamble -
contrairement aux autres informations émises par la station - ne sont pas décodables par les récepteurs MLS, situés à bord des aéronefs, qui ainsi ne sont pas perturbés par ces informations (inutiles pour eux). De plus, ces impulsions arrivent hors période unlike other information issued by the station - are not decodable by MLS receivers, located on board aircraft, which are not disturbed by this information (useless for them). Moreover, these impulses come out of period
d'émission des informations MLS, de sorte qu'elles ne gênent pas. MLS information, so that they do not interfere.
Enfin, dans la mesure o chaque série d'impulsions courtes n'est émise au maximum qu'une fois par émission d'une fonction esclave, Finally, insofar as each series of short pulses is transmitted at most only once by transmission of a slave function,
elles n'ont pas d'effet gênant sur le spectre. they have no disturbing effect on the spectrum.
La station azimut d'une part et les stations site et azimut arrière par exemple d'autre part, doivent être dotées de moyens particuliers pour pouvoir émettre et recevoir. Ces moyens sont The azimuth station on the one hand and the site and rear azimuth stations for example on the other hand, must be provided with special means to transmit and receive. These means are
décrits ci-après.described below.
La figure 7 représente un mode de réalisation du dispositif de mise en oeuvre de l'invention à l'émission, dans le cas d'une station MLS. Ce dispositif comporte essentiellement un émetteur 1, deux antennes: une antenne sectorielle 3 et une antenne à balayage FIG. 7 represents an embodiment of the device for implementing the invention on transmission, in the case of an MLS station. This device essentially comprises a transmitter 1, two antennas: a sectoral antenna 3 and a scanning antenna
électronique 4, et différents circuits de commande (2,5). electronics 4, and different control circuits (2,5).
L'émetteur I comporte, en cascade: -un générateur de fréquence 11, constitué par exemple par un synthétiseur de fréquence fournissant une onde voisine de 5 GHz selon la norme OACI (on rappelle que, selon cette norme, une fréquence parmi 200 fréquences prédéfinies, voisines de 5 GHz, est affectée à chaque station MLS); - un modulateur de phase 12, réalisant une modulation de phase DPSK à deux états (O,r), permettant d'émettre le préambule et les données sur commande d'un dispositif logique de commande 5, 1 0 tel qu'un microprocesseur; - un dispositif 13 de commande marche/arrêt, également commandé par le microprocesseur 5; - un émetteur de puissance 14, réalisé à tube ou à transistors selon la puissance requise, qui est classiquement de l'ordre de 20W Transmitter I comprises, in cascade: a frequency generator 11, constituted for example by a frequency synthesizer providing a wave close to 5 GHz according to the ICAO standard (it is recalled that, according to this standard, a frequency among 200 predefined frequencies adjacent to 5 GHz is assigned to each MLS station); a phase modulator 12, performing a two-state DPSK phase modulation (O, r), for transmitting the preamble and the data on command of a control logic device 5, 1 0 such as a microprocessor; a device 13 for on / off control, also controlled by the microprocessor 5; a power transmitter 14, produced with a tube or with transistors according to the required power, which is conventionally of the order of 20 W.
et donc le plus souvent réalisé à l'aide de transistors. and therefore most often realized using transistors.
L'émetteur 1 fournit un signal, par l'intermédiaire d'un com- The transmitter 1 provides a signal, via a
mutateur 2, soit sur une voie V1 à l'antenne sectorielle 3 pour l'émission du préambule et des données, de base ou auxiliaires, soit mutator 2, either on a V1 channel to sectoral antenna 3 for the transmission of the preamble and data, basic or auxiliary, or
sur une voie V2 à l'antenne à balayage 4. on a V2 channel to the scanning antenna 4.
-L'antenne à balayage électronique 4 se décompose en un diviseur (ou répartiteur) de puissance 41, divisant la puissance reçue du commutateur 2 en N afin d'alimenter N déphaseurs numériques (bloc 42), lesquels alimentent N éléments rayonnants (bloc 43); les The electronic scanning antenna 4 is broken down into a power divider (or splitter) 41, dividing the power received from the switch 2 into N in order to supply N digital phase shifters (block 42), which supply N radiating elements (block 43 ); the
valeurs des déphasages introduits par les déphaseurs 42 sont com- The values of the phase shifts introduced by the phase shifters 42 are
mandées par un circuit logique de balayage 44, afin de réaliser un balayage électronique à partir d'éléments rayonnants statiques, ainsi qu'il est connu. On rappelle que, si on désire émettre un faisceau (de longueur d'onde X) faisant un angle 0 avec la normale à l'alignement des éléments rayonnants 43, le déphasage A,i introduit par un déphaseur de rang _L(li<.N) est donné par: d A(i 2 ir i.. sin 0 o d est la distance entre deux éléments rayonnants successifs. Le circuit logique de balayage 44 est en général un circuit câblé, distinct du microprocesseur 5 (mais cela n'est pas impératif) à cause Il de la rapidité nécessaire; ce circuit 44, sur ordre de départ du microprocesseur 5, effectue la commande des déphaseurs 42 de manière à assurer le balayage désiré par pointages successifs rapides du lobe de l'antenne; les positions des déphaseurs 42 pour chaque pointage sont en général mises en mémoire (mémoire 45) dans des mémoires du type PROM. Le nombre N des déphaseurs 42 est driven by a scanning logic circuit 44, in order to perform electronic scanning from static radiating elements, as is known. It will be recalled that, if it is desired to emit a beam (of wavelength λ) at an angle θ with the normal to the alignment of the radiating elements 43, the phase shift λ i introduced by a phase shifter of rank λL (λ <. N) is given by: d A (i 2 ir i .. sin 0 od is the distance between two successive radiating elements The scanning logic 44 is generally a wired circuit, distinct from the microprocessor 5 (but this is not not imperative) due to the speed required, this circuit 44, on the order of departure of the microprocessor 5, controls the phase-shifters 42 so as to ensure the desired scanning by rapid successive pointing of the antenna lobe; phase shifters 42 for each clocking are generally stored (memory 45) in memories of the PROM type The number N of the phase shifters 42 is
couramment de l'ordre de 20 à 100.commonly in the range of 20 to 100.
L'ensemble du dispositif est donc commandé par le micropro- The entire device is controlled by the micropro-
cesseur 5 et sa mémoire 50 ( du type PROM par exemple), connecté 1 0 à l'émetteur 1, au commutateur 2 et à l'antenne à balayage 4, par 5 and its memory 50 (of the PROM type for example), connected to the transmitter 1, to the switch 2 and to the scanning antenna 4, by
l'intermédiaire du circuit logique de balayage 44; le micropro- via the scanning logic circuit 44; the micropro-
cesseur 5 fournit au circuit logique de balayage d'une part l'instant de départ du balayage pour les fonctions site ou azimut (flèche 51) et d'autre part, dans le cas de la station azimut, l'ordre de pointage 1 5 du faisceau battant vers la station site lors de l'émission du signal de synchronisation (flèche 52). Le cycle MLS, telle que représenté par In the case of the azimuth station, on the other hand, in the case of the azimuth station, the receiver 5 supplies the scanning logic circuit with the starting time of the scan for the site or azimuth functions (arrow 51). from the beating beam to the site station during the transmission of the synchronization signal (arrow 52). The MLS cycle, as represented by
exemple figures 2 et 3 est contenu dans la mémoire 50 du micropro- FIGS. 2 and 3 are contained in the memory 50 of the micropro-
cesseur 5.ceaser 5.
Plus précisément, selon un mode de réalisation, on définit dans le microprocesseur 5 un "mot d'état" de la station, chaque bit de ce mot représentant une commande, dans l'exemple ci-dessus, ce mot comporte au moins six bits, commandant respectivement: - le modulateur 12; - la commande 13; - le commutateur 2; - la logique de balayage 44 (2 bits); More precisely, according to one embodiment, a "status word" of the station is defined in the microprocessor 5, each bit of this word representing a command, in the example above, this word comprises at least six bits. , respectively controlling: - the modulator 12; - the command 13; - the switch 2; scan logic 44 (2 bits);
- la synchronisation site (Ss) dans le cas de la station azimut. - Site synchronization (Ss) in the case of the azimuth station.
La génération en temps réel d'une séquence, telle que celle des figures 4b ou 5b, revient à engendrer en temps réel ce mot d'état, qui réalise ensuite les différentes commandes. A cet effet, on range dans une table de la mémoire 50 la succession des mots d'état correspondant à la séquence désirée. Au rythme d'une horloge convenable (ici 64 lis), le microprocesseur 5 va chercher les mots d'état successifs et les fournit à une interface (non représentée), du type PIA (pour "Parallel Interface Adapter") par exemple, qui commande les divers blocs. Il est à noter que, du fait de la répétition de certaines des fonctions dans une même séquence, il est The real-time generation of a sequence, such as that of FIGS. 4b or 5b, amounts to generating in real time this status word, which then realizes the various commands. For this purpose, the sequence of the status words corresponding to the desired sequence is stored in a table of the memory 50. At the rate of a suitable clock (here 64 ls), the microprocessor 5 fetches the successive status words and supplies them to an interface (not shown), of the PIA (for "Parallel Interface Adapter") type, for example, which controls the various blocks. It should be noted that, due to the repetition of some of the functions in the same sequence, it is
possible de diminuer l'espace mémoire nécessaire en le hiérar- possible to reduce the necessary memory space in the hierarchy.
chisant: on mémorise alors autant de tables que de fonctions, une table principale définissant la séquence par appel des fonctions successives. Un système MLS comporte, au sol, en général trois stations telles que celle de la figure 7, comme illustré sur la figure l: une pour la fonction azimut, une pour la fonction site et une pour la chisant: we then memorize as many tables as functions, a main table defining the sequence by calling successive functions. An MLS system comprises, on the ground, in general three stations such as that of FIG. 7, as illustrated in FIG. 1: one for the azimuth function, one for the site function and one for the
fonction azimut arrière.rear azimuth function.
Selon l'invention, celle des stations qui est choisie comme station maître (station azimut par exemple) voit alors le contenu de sa mémoire 50 modifié afin d'assurer l'émission supplémentaire des According to the invention, that of the stations which is chosen as master station (azimuth station for example) then sees the contents of its memory 50 modified to ensure the additional transmission of
impulsions de synchronisation.synchronization pulses.
La figure 8 représente un mode de réalisation des moyens supplémentaires nécessaires à la mise en oeuvre de l'invention à la FIG. 8 represents an embodiment of the additional means necessary for the implementation of the invention in the
réception dans une station esclave. reception in a slave station.
Ce dispositif comporte, en cascade: - une antenne 60, susceptible de recevoir le rayonnement de la station maître à environ 5 GHz - un filtre passe-bande 61, centré sur la fréquence précédente This device comprises, in cascade: - an antenna 60, capable of receiving the radiation of the master station at about 5 GHz - a band-pass filter 61, centered on the previous frequency
et suivi d'un amplificateur 62, de même fréquence de fonction- and followed by an amplifier 62 having the same operating frequency
nement; - un dispositif 63 de détection du signal de synchronisation et de mise en forme de ce signal, à diodes par exemple; ment; a device 63 for detecting the signal of synchronization and shaping of this signal, with diodes for example;
- un dispositif 64 de décodage de l'information de synchroni- a device 64 for decoding the synchronization information
sation, qui envoie un signal donnant l'instant de référence de synchronisation au dispositif de commande 5 de la station esclave considérée. Dans une variante de réalisation, l'ensemble filtre 61 et sation, which sends a signal giving the synchronization reference time to the control device 5 of the slave station in question. In an alternative embodiment, the filter assembly 61 and
amplificateur 62 peut être remplacé par un récepteur MLS conven- amplifier 62 can be replaced by a conventional MLS receiver
tionnel (superhétérodyne 200 canaux). tional (superheterodyne 200 channels).
La figure 9 représente un mode de réalisation du décodeur 64 de la figure 8, dans le cas o l'information de synchronisation se présente sous la forme de trois impulsions telles que celles de la FIG. 9 represents an embodiment of the decoder 64 of FIG. 8, in the case where the synchronization information is in the form of three pulses such as those of FIG.
figure 6a.Figure 6a.
Ce décodeur comporte un registre à décalage 70, commandé par une horloge 72 de fréquence égale à 100 kHz, comportant 15 positions ce qui lui permet de décoder un signal, reçu du détecteur This decoder comprises a shift register 70, controlled by a clock 72 of frequency equal to 100 kHz, having 15 positions which allows it to decode a signal received from the detector
63, de 0,15 ms.63, 0.15 ms.
Chacune des positions du registre 70 est reliée à une porte 1o logique ET 71, par l'intermédiaire le cas échéant d'un inverseur 73, Each of the positions of the register 70 is connected to an AND logic gate 1o 71, possibly via an inverter 73,
la programmation du message à décoder se faisant par le position- programming the message to be decoded by the position-
nement des inverseurs 73. La porte ET 71 réalise alors la corrélation entre le message attendu et le message reçu: sa sortie n'est à I qu'à réception du bon message. Cette sortie fournit l'instant référence de synchronisation au dispositif de commande 5. La figure 10 représente un perfectionnement apporté au fonctionnement des stations esclaves dans le cas o il se produit une interruption accidentelle et momentanée de la liaison radio-électri 2 0 que entre les stations maître et esclaves. Une telle interruption peut être due simplement à la présence d'un obstacle mobile (passage d'un The AND gate 71 then carries out the correlation between the expected message and the received message: its output is only at the reception of the correct message. This output provides the synchronization reference instant to the control device 5. FIG. 10 shows an improvement in the operation of the slave stations in the event of an accidental and momentary interruption of the radio-electric link between the master and slave stations. Such an interruption may be due simply to the presence of a moving obstacle (passage of a
avion gros porteur par exemple).jumbo jet for example).
Le dispositif de la figure 10 est un système horloge (horloge 80 et compteur 81) asservi en fréquence sur le signal de synchronisation reçu du décodeur 64, et conçu de sorte qu'il continue à délivrer un signal vers le circuit de commande 5 même en l'absence de signal The device of FIG. 10 is a clock system (clock 80 and counter 81) slaved in frequency on the synchronization signal received from the decoder 64, and designed so that it continues to deliver a signal to the control circuit 5 even in the absence of signal
reçu du décodeur 64.received from the decoder 64.
A cet effet, ce dispositif comporte - une horloge 80, à bonne stabilité dans le temps et à For this purpose, this device comprises - a clock 80, with good stability over time and with
fréquence élevée pour avoir une bonne précision dans l'asservis- high frequency to have a good accuracy in the enslaving
sement; un oscillateur à quartz asservi en temps, donnant une précision de l'ordre de 10-6 peut convenir; - un compteur 81 modulo N, de manière à engendrer un signal de période T = 615 ms qui est la durée d'un cycle MLS. Si on utilise une horloge de période T = 0,1 its, on obtient un nombre N de 7 o comptage tel que No = O, 615 x 10 7 Afin de tenir compte d'une éventuelle dérive de l'horloge 80 dans le temps, due par exemple à des variations de température, on choisit un nombre N différent de No, le changement d'une unité du nombre N correspondant alors à une variation de fréquence de + ment; a time-controlled quartz oscillator giving an accuracy of the order of 10-6 may be suitable; a counter 81 modulo N, so as to generate a signal of period T = 615 ms which is the duration of an MLS cycle. If we use a clock of period T = 0.1 its, we obtain a number N of 7 o counting such that No = 0, 615 x 10 7 In order to take into account a possible drift of the clock 80 over time , due for example to temperature variations, a number N different from No is chosen, the change of a unit of the number N then corresponding to a frequency variation of +
1, 6 3. 10-7.1, 6 3. 10-7.
Pour cela, on utilise - une bascule 86 du type RS, servant de discriminateur de 1 0 phase et dont l'état de sortie est représentatif de l'avance de phase de l'un des signaux qu'elle reçoit par rapport à l'autre, c'est-à-dire le signal d'entrée (issu du dispositif 64) et le signal de sortie (issu du compteur 81); - un compteur-décompteur 83, modulo 2PK; la sortie 1 5 comporte p bits de poids faible, qui ne sont pas pris en compte, et For this purpose, an RS-type flip-flop 86 serves as a phase discriminator and whose output state is representative of the phase advance of one of the signals it receives with respect to the other, that is to say the input signal (from the device 64) and the output signal (from the counter 81); a down-counter 83, modulo 2PK; the output 1 5 has p bits of low weight, which are not taken into account, and
des bits de poids fort qui représentent un nombre K. Ce compteur- bits of high weight which represent a number K. This counter-
décompteur 83 voit son contenu varier de + 1 à chaque période TO en fonction de la phase relative du S1 et S2. Toutefois, il faut avoir successivement 2P fois la valeur + 1 pour faire varier K de +1I: ceci correspond à un effet de filtrage passe bas dans la boucle; - un additionneur 82 effectuant la somme N = N'o + K, avec N'o valeur fixe correspondant à la plus faible valeur de N à considérer, correspondant à la fréquence horloge extrême à compen- up-converter 83 sees its contents vary from + 1 to each period TO according to the relative phase of S1 and S2. However, it is necessary to successively have 2P times the value + 1 to vary K of + 1I: this corresponds to a low pass filtering effect in the loop; an adder 82 performing the sum N = N'o + K, with N'o fixed value corresponding to the lowest value of N to be considered, corresponding to the extreme clock frequency to compensate for
K ser, c'est-à-dire que No = N'o + 2, Ko étant le contenu maximum K ser, that is, No = N'o + 2, where Ko is the maximum content
du compteur-décompteur 83.of the down-counter 83.
Le circuit tel que décrit ci-dessus réalise ainsi un asservis- The circuit as described above thus provides a
sement de phase (et donc de fréquence) de la sortie (vers circuit 5) sur l'entrée (venant du circuit 64). Un monostable 85, connecté entre l'entrée et le compteur-décompteur 83, envoie une autorisation de comptage-décomptage à l'élément 83 pendant une durée égale à sa période. Cette période (TM) étant choisie telle que To<TM<2 To, il apparaît que si un signal est reçu à l'entrée en permanence, phase (and therefore frequency) of the output (to circuit 5) on the input (from the circuit 64). A monostable 85, connected between the input and up-down counter 83, sends a count-down count to element 83 for a period of time equal to its period. This period (TM) being chosen such that To <TM <2 TB, it appears that if a signal is received at the input permanently,
l'asservissement fonctionne mais que si rien n'est reçu, l'asservis- enslavement works but that if nothing is received, the enslaving
sement est interrompu après la premiere impulsion manquante. Le circuit garde alors en mémoire la dernière valeur de N et continue à is interrupted after the first missing pulse. The circuit then stores the last value of N and continues to
fournir un signal, de période To, au dispositif 5. providing a signal, of period To, to the device 5.
Enfin, le circuit de la figure 10 comporte une commande d'initialisation du compteur 81 à la valeur N = No, et un élément de retard 84, connecté entre l'entrée du circuit et l'entrée du compteur-décompteur 83, destiné à compenser les retards subis par Finally, the circuit of FIG. 10 comprises an initialization command of the counter 81 at the value N = No, and a delay element 84, connected between the input of the circuit and the input of the up-down counter 83, intended to compensate for the delays experienced by
le signal d'entrée dans la bascule 86. the input signal in the flip-flop 86.
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